La película se retoma directamente después de los acontecimientos de la película anterior. Los Increíbles y Frozone luchan contra el Socavador y consiguen evitar que destruya el Ayuntamiento, pero no consiguen impedir que robe un banco y se escape. Los daños colaterales dan al celoso gobierno la excusa perfecta para cerrar el Programa de Reubicación de Superhéroes, negando a los Parr y a otros superhéroes la ayuda financiera. El interés amoroso de Violet, Tony Rydinger, descubre su identidad de superheroína, lo que hace que el agente Rick Dicker borre su memoria de ella.

El acaudalado empresario Winston Deavor y su hermana Evelyn, que dirigen el gigante de los medios de comunicación y las telecomunicaciones DevTech, proponen misiones secretas para los superhéroes que serán grabadas y publicitadas para recuperar la confianza del público. Winston elige a Elastigirl, menos propensa a los accidentes, en lugar de a Mr. Increíble para las misiones iniciales. Bob tiene dificultades en su nuevo papel de padre de familia: intenta ayudar a Dash con los deberes de matemáticas, Violet está angustiada porque Tony la dejó plantada en su primera cita (debido a su borrado de memoria) y Jack-Jack causa estragos con sus incipientes superpoderes. Edna Mode desarrolla un traje para ayudar a controlar las habilidades de Jack-Jack. Mientras tanto, Elastigirl se encuentra con el supervillano "el Escarbador de Pantallas", que proyecta imágenes hipnóticas a través de pantallas de televisión. Tras impedir que destruya un tren de cercanías lleno de gente y frustrar su intento de asesinar a un embajador, le sigue la pista hasta un edificio de apartamentos y le desenmascara como un repartidor de pizza que afirma no recordar sus acciones.

En una fiesta para celebrar el arresto del "Especulador", Winston anuncia una cumbre de líderes mundiales para legalizar a los superhéroes, organizada a bordo de su lujoso yate, el Everjust. Elastigirl descubre que el repartidor de pizza detenido no es Screenslaver, sino que estaba siendo controlado por unas gafas hipnóticas. Evelyn obliga a Elastigirl a ponerse las gafas, revelando que es Screenslaver. Mientras la mantiene sujeta mediante una silla en una habitación helada para limitar su capacidad de estiramiento, Evelyn le explica su rencor hacia los superhéroes desde que su padre fue asesinado por unos ladrones mientras intentaba llamar a los superhéroes para pedir ayuda en lugar de esconderse, durante la prohibición y reubicación de los superhéroes 15 años antes; (a diferencia de Winston que creía con razón que la falta de superhéroes era la razón) y la posterior muerte de su madre debido a la angustia. Planea sabotear la cumbre de su hermano provocando una catástrofe que empañe irremediablemente la reputación de todos los superhéroes, asegurándose de que permanezcan proscritos para siempre y de que el público no vuelva a confiar en los superhéroes para gestionar las crisis. Atrae a Bob a una trampa y envía a un grupo de superhéroes hipnotizados para someter a los niños Parr. Frozone intenta protegerlos, pero se ve superado.

Violeta, Dash y Jack-Jack escapan en un Incredibile reacondicionado, el supercoche que poseía su padre, y llegan al yate de Winston. A bordo, el hipnotizado Mr. Increíble, Elastigirl y Frozone recitan un manifiesto reivindicativo en el aire diseñado para pintar a los superhéroes como una amenaza, y luego someten a la tripulación del barco, apuntan el yate a la ciudad y destruyen los controles. Jack-Jack le quita las gafas a Elastigirl; ella, a su vez, libera a Mr. Increíble y a Frozone. Los Increíbles y Frozone liberan a los demás superhéroes controlados mentalmente, y todos colaboran para evitar que el yate se estrelle contra la ciudad. Elastigirl detiene a Evelyn al intentar escapar en un jet. Los superhéroes recuperan su estatus legal en todo el mundo.

Tiempo después, Tony acompaña a Violeta a ver una película con la familia. Cuando los Parr descubren un coche lleno de ladrones de bancos, Violeta deja a Tony en el cine, prometiendo volver a tiempo, y los Increíbles se ponen el traje y se lanzan a perseguirlos en su Incredibile.